MAPPATURA DEL SOTTOSUOLO INDAGINI GEORADAR

Dott. Geol. Nicola Berardi n.berardi@igrsrl.com

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Il GPR utilizza brevi impulsi (1-2nsec) di onde elettromagnetiche ad alta frequenza (25MHz-2000 MHz) inviati nel sottosuolo per ricevere echi riflessi dalle superfici di discontinuità di materiali a differente caratteristica dielettrica, presenti all’interno del mezzo indagato.

Il concetto è lo stesso che guida la rilevazione della posizione di oggetti sia fissi che mobili, quali aerei, navi o formazioni atmosferiche.

GEORADAR / GPR (GROUND PROBING RADAR )

Strumento sviluppato per l’indagine non invasiva del terreno in alta risoluzione e in profondità. Rappresenta la più avanzata e sofisticata metodologia di indagine non distruttiva dedicata alla ricerca di servizi e strutture interrate.

Il Georadar o GPR è in grado di rilevare un’anomalia presente nel sottosuolo attraverso il contrasto elettromagnetico fra quest’ultime ed il terreno stesso.

Profondità di penetrazione e risoluzione dipendono dalla frequenza delle antenne, dalle proprietà elettromagnetiche del terreno e dalle caratteristiche dei bersagli.

Il GPR è potenzialmente in grado di rilevare qualunque anomalia nel sottosuolo, grazie al contrasto tra le proprietà elettriche del materiale (metallo, cemento, muratura, pvc, polietilene, ecc.) e quelle del terreno.

E’ possibile spesso distinguere un tubo metallico dal forte contrasto elettromagnetico. E’ possibile fornire differenziazioni nel diametro secondo range dimensionali.

Tubi metallici

Tubo di medie dimensioni 200<Φ> 500mm Tubo di grandi dimensioni

Φ>500mm

In cosa consiste un’indagine Georadar?

1 - Acquisizione Dati

Vengono rilevati, rispetto al sistema di riferimento, gli elementi topografici principali, integrati con la referenziazione di manufatti fissi necessari per una precisa ed immediata lettura dell’indagine (pali, pozzetti, caditoie, ecc..).

- Rilievo Cartografico in coordinate locali su capisaldi di riferimento o GIS

Si individua il sistema di riferimento che guiderà la successiva fase di acquisizione dei dati geofisici.

SCANSIONI TRASVERSALI rilevazione ottimale delle condotte longitudinali

SCANSIONI LONGITUDINALI rilevazione ottimale delle condotte trasversali

- Acquisizione dei dati geofisici

2 - Elaborazione Dati

– Processazione Trasformazione dei dati grezzi acquisiti in campagna; essa viene eseguita tramite l’ottimizzazione del segnale registrato agendo su di esso tramite vari tipologie di filtri e amplificazioni.

– Interpretazione Individuazione e stima delle profondità di sottoservizi e strutture; vengono utilizzati software dedicati di interpretazione 3D, creati e ottimizzati per la mappatura delle tubature. I risultati vengono trasferiti automaticamente in un programma CAD/GIS per essere integrati al rilievo cartografico.

– Produzione della cartografia finale Rappresentazione planimetrica ed in sezione dei risultati ottenuti.

Alcuni servizi sono rilevati quando è troppo tardi affinché ci sia conformità con la fase di progettazione o, ancor peggio, sono rilevati in modo accidentale con lavori invasivi, causando potenziali pericoli per la salute e per la sicurezza delle persone oppure l’interruzione di servizi.

Una conoscenza errata, imprecisa o incompleta del sottosuolo e dei sottoservizi può creare diversi problemi.

CONOSCERE IL SOTTOSUOLO CON L’USO DELLA TECNOLOGIA

Nelle TECNOLOGIE «TRENCHLESS», la segnalazione di ostacoli (manufatti, tubazioni), permette all’operatore di impostare nel modo ottimale la perforazione/taglio, evitando di danneggiare i sottoservizi preesistenti.

perforatrice

Tubi da evitare

Nuova tubazione

Tubi da evitare

MINI / MICROTRINCEA

TOC/HDD

Conseguenze di lavori realizzati «alla cieca»

MINI / MICROTRINCEA

TOC/HDD

Indipendentemente dal budget, dall’ambito o dall’importanza di un progetto, il conseguimento di informazioni precise sul sottosuolo offre una serie di vantaggi di fondamentale importanza:

- Minimizzazione dell’impatto sul traffico veicolare

- Ottimizzazione degli scavi (scavare nel posto giusto al primo colpo )

- Minimizzazione dei rischi di danneggiamenti

- Riduzione dei tempi di scavo

- Riduzione dei costi e dello sperpero di risorse

SALUTE e SICUREZZA

RIDUZIONE DEI COSTI

MIGLIORE GESTIONE DELLE RISORSE DEL SOTTOSUOLO

Il Georadar, essendo un’indagine non distruttiva e non invasiva, è in grado di fornire un’immagine del sottosuolo di rapida esecuzione, economica, oggettiva, verificabile e precisa, fornendo il 100% di copertura della zona di progetto.

Vantaggi della tecnologia GPR

MAPPATURA DEL SOTTOSUOLO LOCALIZZAZIONE (detezione)

Livelli di accuratezza dei dati in funzione delle esigenze

LOCALIZZAZIONE (Detezione)

Mediante localizzatori ad induzione o georadar ad architettura semplificata è possibile tracciare direttamente su asfalto i servizi individuati per un rapido screening prima di iniziare una qualsiasi operazione di scavo. Con i localizzatori è possibile anche seguire e tracciare esclusivamente un servizio interrato di cui si vuole conoscere la posizione (localizzazione attiva mediante energizzazione del cavo o tubo).

Localizzatori ad induzione Georadar speditivo

MAPPATURA DEL SOTTOSUOLO La mappatura del sottosuolo prevede una serie articolata di attività: - Detezione - Individuazione - Verifica - Inquadramento cartografico di sottoservizi, strutture, reperti archeologici e cavità nel

sottosuolo

Tutto ciò è possibile solo mediante strumentazione GPR di moderna generazione ed adeguate procedure di acquisizione ed elaborazione dei dati. Per la mappatura dei sottoservizi devono essere utilizzate strumentazioni Multi Canale e Multi Frequenza con frequenza di 200 e 600MHz, in grado di fornire una gamma d’investigazione compresa tra 0.05 – 3 m di profondità.

− Detezione Superficiale: antenne ad alta frequenza (da 1600 a 600Mhz) per applicazioni entro 1m dal p.c.

− Detezione Profonda: antenne a bassa frequenza (200Mhz) per applicazioni fino a 3m dal p.c.

Prestazioni delle Antenne Georadar

Freq.(MHz) Max penetrazione (m) Risoluzione (cm)

900 1.20 5

500 2.40 10

300 4.00 20

100 12.00 50

Alta Frequenza: + risoluzione e sensibilità – profondità

Bassa Frequenza: - risoluzione e sensibilità + profondità

Scelta strumentazione Bisogna considerare geometria e dimensioni degli oggetti da indagare e la tipologia del terreno nel quale sono immersi.

Per redigere un capitolato per l’affidamento di un incarico di mappatura di sottoservizi presenti in un’area, è importante tenere in considerazione alcuni aspetti fondamentali:

Definire con esattezza l’area che si vuole indagare (sede stradale, marciapiedi, larghezza di investigazione, ecc..) per non avere ambiguità, evita contenziosi dopo che si è realizzata l’attività e permettere a chi esegue il lavoro di poter valutare le condizioni operative (area urbana o extraurbana, condizioni del traffico, zone di sosta, ecc..) in modo da esprimere la miglior offerta in base ad estensione e condizioni del sito da investigare.

Definire l’obiettivo che si intende raggiungere attraverso l’indagine da commissionare. Se si intende mappare tutti i sottoservizi presenti nell’area indicata, fino a profondità non inferiori a 2,5-3m, sarà necessario richiedere l’uso di una strumentazione GPR multifrequenza e la realizzazione di profili trasversali e longitudinali con spaziatura adeguata al sito in esame.

Costi variabili in funzione del grado di dettaglio richiesto specie in fase di rilievo e restituzione cartografica (in coordinate locali su capisaldi di riferimento o GIS), delle condizioni ambientali e dell’estensione dell’area da indagare.

REDAZIONE DI UN CAPITOLATO

INDAGINI GEORADAR

• Mappatura di condotte e strutture in zone urbane ed extraurbane; • Localizzazione di armature, fusti e serbatoi sepolti; • Ricerche archeologiche, monitoraggio di edifici storici; • Indagini strutturali su pareti e pavimentazioni (edifici, calotte di gallerie, ecc.); • Monitoraggi di massicciate stradali e ferroviarie; • Analisi profili stratigrafici e caratterizzazione del terreno (indagini geolitologiche);

• Monitoraggi in fori pilota verticali e/o orizzontali per l’individuazione di fratturazioni, cavità o

manufatti sepolti;

Le applicazioni sono molteplici grazie alla natura modulabile di tale tecnologia, che permette di operare in parallelo con differenti antenne, caratterizzate da frequenze comprese tra 25MHz e 2000MHz, in modo da rispondere ad un ampio ventaglio di esigenze tecniche.

INDAGINI GEORADAR Principali Applicazioni

CASE HISTORY

I.G.R. SRL Via Adriatica n. 111/g – 06135 Perugia (Italy) Ph: +39 075 7910039 – Fx: +39 075 5977527 n.berardi@igrsrl.com www.igrsrl.com

VARIE LOCALITA’ 2007-2014 Mappatura del Sottosuolo - Georeferenziazione

Lo scopo dell’indagine è mappare tutti i sottoservizi posti al di sotto della sede stradale su tratti di qualche decina di metri fino a decine di chilometri. Per realizzare una mappatura precisa è necessario eseguire una fitta maglia di profili GPR ed utilizzare uno strumento multifrequenza:

- Scansioni Longitudinali: spaziatura variabile tra 2 e 3m in funzione della larghezza della sede stradale da investigare; - Scansioni Trasversali: spaziatura variabile tra 2 e 5m in funzione della morfologia dell’area da investigare (incroci, densità abitativa, ecc.).

Ciò garantisce una restituzione dei dati con un elevato grado di precisione.

Mappatura del Sottosuolo - Georeferenziazione

Indagini preliminari alla progettazione relativa alla posa di cavidotti F.O. mediante Minitrincea e TOC su marciapiedi, aree di sosta, corsie stradali con valutazione di fattibilità ed eventuale indicazione del tracciato migliore.

Restituzione CAD: esempio di mappa dei sottoservizi

CESENA (FC) 2012-2014 Mappatura del Sottosuolo - Georeferenziazione

Geolocalizzazione delle infrastrutture individuate, messa in opera di un Geodatabase

VARIE LOCALITA’ 2007-2014 PROGETTAZIONE del tracciato di posa

In aree con elevata concentrazione di sottoservizi, risulta particolarmente utile eseguire un’indagine georadar finalizzata ad individuare il canale di posa più agevole.

La linea azzurra tratteggiata indica il

tracciato di posa consigliato ---------------------

VARIE LOCALITA’ 2007-2014 PROGETTAZIONE del tracciato di posa

In aree «sensibili» un’indagine geofisica georadar risulta la soluzione ottimale per ottenere informazioni dettagliate sul sottosuolo senza causare disagi, interruzioni della circolazione pedonale o del traffico.

RIMINI – 2010 INDAGINI preliminari a posa gasdotto

La segnalazione dei sottoservizi e manufatti presenti nel sottosuolo ha permesso una corretta progettazione del tracciato di posa, evitando in fase esecutiva, dispendiose «sorprese» o variazioni del tracciato di posa.

VOLANO (TN) – 2014 INDAGINI GEORADAR preliminari a posa cavidotto in MINITRINCEA

La segnalazione di un ostacolo (tubazione) superficiale permette all’operatore di variare la profondità di taglio in modo da evitare di danneggiare il sottoservizio preesistente.

sottoservizio preesistente

«salvato»

sottoservizio preesistente segnalato in cartografia

Individuazione della posizione sul piano orizzontale e in profondità di un cavidotto (f. o.)

PROVINCIA DI TRENTO 2010-2013 Mappatura del Sottosuolo - Monitoraggio

Campagna di monitoraggio delle profondità di posa di alcune tratte (35km) della rete di dorsale in fibra ottica che permetterà la trasmissione di dati a banda larga e ultra larga nell’intero territorio trentino. In alcune tratte, l’infrastruttura posata, è risultata più superficiale rispetto alla profondità di progetto, con conseguenti rischi di danneggiamento che si potrebbero riscontrare una volta entrata in piena funzionalità. Si è operato mediante l’utilizzo di un’antenna radar ad alta frequenza (1.600MHz).

Sezione Radar: CAVIDOTTO SUBSUPERFICIALE e con andamento irregolare

Esecuzione di scansioni che hanno cercato di seguire l’esatto tracciato della linea in fibra ottica.

Inserimento cartografico georeferenziato delle profondità del cavidotto, in modo da rappresentare le criticità rilevate.

PESARO 2010 INDAGINI PRELIMINARI - Progettazione HDD/TOC

Lunghezza della perforazione: 250m - Terreno: alternanza di strati argilloso-limosi e sabbiosi-ghiaiosi

Attraversamento del Fiume Foglia per sostituzione della vecchia fognatura

MAPPATURA GEORADAR DEI SOTTOSERVIZI

INDAGINI PRELIMINARI - Progettazione HDD/TOC

INDAGINI PRELIMINARI - Progettazione HDD/TOC

STUDI GEOLOGICI / GEOTECNICI Sondaggi Geognostici e Prove penetrometriche

Caratterizzazione del sottosuolo: Profondità acquifero e del substrato roccioso, natura del terreno in profondità

Presenza di blocchi, affioramenti e manufatti INDAGINE GEOFISICA GEOELETTRICA

INGEGNERIA (Indagini strutturali non-distruttive)

Monitoraggio e Diagnostica di edifici.

Radargramma di una lastra in cemento armato

Monitoraggio della presenza di fratturazioni e cavità lungo il fronte di avanzamento di gallerie stradali, mediante antenna radar da foro con frequenza di 150MHz.

L’antenna viene introdotta in appositi fori orizzontali (almeno 3, con lunghezza di 30-40m) realizzati sul fronte di scavo in modo da riuscire ad avere informazioni sull’intero areale.

Monitoraggio Strutturale in rocce calcaree - Terni / Rieti (2008-2014)

RICERCHE ARCHEOLOGICHE e GIUDIZIARIE

VARIE LOCALITA’ 2007-2014:

Attraverso la pianificazione di moderne campagne di indagini geofisiche (Georadar, Geoelettriche e Magnetometriche), è possibile fornire informazioni sulla presenza nel sottosuolo di zone caratterizzate da anomalie elettromagnetiche sulle quali concentrare scavi e saggi esplorativi (manufatti di origine antropica, cavità e zone caratterizzate da manomissione del sottosuolo).

Mappe che mostrano mura sepolte, probabilmente legate a strutture archeologiche